Для решения данной задачи начнем с построения графика функции ( y = 2|x-4| - x^2 + 9x - 20 ). Рассмотрим функцию в двух случаях, в зависимости от значения выражения ( |x-4| ), которое определяется положением ( x ) относительно числа 4.
Когда ( x \geq 4 ):
[ |x-4| = x - 4 ]
Тогда:
[ y = 2(x-4) - x^2 + 9x - 20 = 2x - 8 - x^2 + 9x - 20 = -x^2 + 11x - 28 ]
Это парабола ветвями вниз, так как коэффициент при ( x^2 ) отрицательный.
Когда ( x < 4 ):
[ |x-4| = -(x - 4) = -x + 4 ]
Тогда:
[ y = 2(-x+4) - x^2 + 9x - 20 = -2x + 8 - x^2 + 9x - 20 = -x^2 + 7x - 12 ]
Это также парабола ветвями вниз.
Теперь исследуем, как меняются эти функции на границе, т.е. при ( x = 4 ):
- Для первой функции при ( x = 4 ): ( y = -4^2 + 11 \cdot 4 - 28 = -16 + 44 - 28 = 0 ).
- Для второй функции при ( x = 4 ): ( y = -4^2 + 7 \cdot 4 - 12 = -16 + 28 - 12 = 0 ).
Обе функции в точке ( x = 4 ) принимают значение 0.
Теперь исследуем, при каких значениях ( m ) прямая ( y = m ) будет пересекать график в трех точках. Это будет происходить, когда ( m ) находится между минимальным и максимальным значениями функций на интервалах, но не равно этим значениям.
Для определения максимумов и минимумов каждой из функций можно воспользоваться производной или рассмотреть вершины парабол:
- Парабола ( y = -x^2 + 11x - 28 ): вершина находится в точке ( x = \frac{-b}{2a} = \frac{-11}{-2} = 5.5 ).
- Парабола ( y = -x^2 + 7x - 12 ): вершина находится в точке ( x = \frac{-b}{2a} = \frac{-7}{-2} = 3.5 ).
Вычислим значения функций в этих точках и около точки разрыва ( x = 4 ). Затем анализируем, при каких ( m ) пересечения с графиком будут в трех точках, используя результаты анализа и графическое представление.